顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律研究

收稿日期：2023-07-31 修回日期：2023-11-17

基金項(xiàng)目：國家社會(huì)科學(xué)基金青年項(xiàng)目（2021-SKJJ-C-086）；國家社會(huì)科學(xué)基金一般項(xiàng)目（19BGL037）

作者簡介：梁江海（1988-），男，廣西扶綏人，博士，國防科技大學(xué)國防科技戰(zhàn)略研究智庫副研究員，研究方向?yàn)榭萍紤?zhàn)略；劉書雷（1979-），男，河南鄧州人，博士，國防科技大學(xué)國防科技戰(zhàn)略研究智庫研究員，研究方向?yàn)榭萍紤?zhàn)略；吳集（1977-），男，廣西崇左人，博士，國防科技大學(xué)國防科技戰(zhàn)略研究智庫副研究員，研究方向?yàn)榭萍紤?zhàn)略；楊筱（1985-），女，陜西興平人，博士，國防科技大學(xué)國防科技戰(zhàn)略研究智庫副研究員，研究方向?yàn)榭萍紤?zhàn)略。

摘 要：掌握顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律是開展顛覆性技術(shù)識(shí)別、評(píng)估、預(yù)見的重要前提。采用典型顛覆性技術(shù)案例，基于學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等數(shù)據(jù)信息，從基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策3個(gè)方面構(gòu)建論文發(fā)表數(shù)量生長率、論文引用數(shù)量生長率、論文被引數(shù)量生長率、專利申請(qǐng)數(shù)量生長率、專利引用數(shù)量生長率、專利被引用數(shù)量生長率、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率7個(gè)維度的顛覆性技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用上述開源數(shù)據(jù)提取顛覆性技術(shù)發(fā)展各指標(biāo)，結(jié)合顛覆性技術(shù)發(fā)展標(biāo)志性事件，綜合使用單源數(shù)據(jù)指標(biāo)分析、多源數(shù)據(jù)指標(biāo)融合、“客觀數(shù)據(jù)+歷史事件”耦合等方法揭示顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。以GPS技術(shù)為案例進(jìn)行實(shí)證分析，結(jié)果表明市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策是影響顛覆性技術(shù)發(fā)展演化的重要因素，市場(chǎng)需求是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的原動(dòng)力，基礎(chǔ)理論是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的源動(dòng)力，創(chuàng)新研發(fā)是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的核心推動(dòng)力，科技政策是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的助催劑。其中，創(chuàng)新研發(fā)中的技術(shù)應(yīng)用對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展的影響作用最顯著。

關(guān)鍵詞：顛覆性技術(shù)；技術(shù)演化規(guī)律；技術(shù)識(shí)別；GPS技術(shù)

DOI：10.6049/kjjbydc.2023070754

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID） 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：G301

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-7348（2024）19-0001-13

0 引言

顛覆性技術(shù)概念產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，但具有顛覆性影響的技術(shù)由來已久?？萍及l(fā)展史上，火炮、無線電、飛機(jī)、真空電子管、雷達(dá)、數(shù)字計(jì)算機(jī)、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System， GPS）、互聯(lián)網(wǎng)等［1］顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)改變了人類生產(chǎn)生活方式，加速推動(dòng)全球科技發(fā)展。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，誰及時(shí)抓住顛覆性技術(shù)創(chuàng)新機(jī)遇，誰就能贏得發(fā)展先機(jī)。當(dāng)前，各主要國家均將顛覆性技術(shù)發(fā)展作為大國博弈的重要抓手，高度重視推動(dòng)高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，以搶占新科技革命的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。2018年3月，習(xí)近平總書記在十三屆全國人大一次會(huì)議解放軍和武警部隊(duì)代表團(tuán)全體會(huì)議上的重要講話中指出，要“高度重視戰(zhàn)略前沿技術(shù)特別是顛覆性技術(shù)的發(fā)展，加強(qiáng)前瞻性、先導(dǎo)性、探索性、顛覆性的重大技術(shù)研究和新概念研究”。我國亟待建立完善顛覆性技術(shù)“發(fā)現(xiàn)—遴選—培育”體制機(jī)制，重點(diǎn)挖掘和發(fā)現(xiàn)一批顛覆性技術(shù)，提高顛覆性技術(shù)發(fā)展質(zhì)量和供給效率，促進(jìn)科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、國家綜合實(shí)力提升，助力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。

掌握顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律是準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)、遴選、培育顛覆性技術(shù)的前提和基礎(chǔ)。GPS技術(shù)作為上世紀(jì)50年代以來典型的顛覆性技術(shù)，歷經(jīng)技術(shù)生命周期萌芽期、發(fā)展期、成熟期［2-3］，正處于大規(guī)模應(yīng)用階段，經(jīng)歷的技術(shù)發(fā)展階段相對(duì)完整。同時(shí)，GPS技術(shù)是在數(shù)字計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之后形成和發(fā)展的，其學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、科技政策等相關(guān)數(shù)據(jù)信息利用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，相關(guān)數(shù)據(jù)比較完備、易于獲取。因此，本文以GPS技術(shù)為實(shí)證案例，構(gòu)建基于學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、科技政策數(shù)據(jù)的顛覆性技術(shù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，挖掘這些數(shù)據(jù)指標(biāo)在顛覆性技術(shù)各發(fā)展階段的變化規(guī)律，建立市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策與顛覆性技術(shù)發(fā)展關(guān)聯(lián)分析框架，探討相關(guān)因素與顛覆性技術(shù)發(fā)展之間的互動(dòng)影響關(guān)系，揭示顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

1 文獻(xiàn)綜述

顛覆性技術(shù)概念最早由哈佛商學(xué)院Christensen教授［4］于1995年提出。這一概念被引入軍事領(lǐng)域后，顛覆性技術(shù)被賦予特殊含義，美國國家科學(xué)基金會(huì)［5］、美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）［6］、美國國防研究與工程署［7］、新美國安全中心（Center for a New American Security，CNAS）［8］及德國弗朗恩霍夫協(xié)會(huì)［9］等機(jī)構(gòu)分別對(duì)顛覆性技術(shù)進(jìn)行了界定。總體而言，目前顛覆性技術(shù)尚無統(tǒng)一定義，不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同視角和不同關(guān)注點(diǎn)對(duì)顛覆性技術(shù)概念有不同的界定和表述。蘇成等［10］從多維視角對(duì)顛覆性技術(shù)進(jìn)行分析，認(rèn)為顛覆性技術(shù)是指通過新科技突破、技術(shù)顛覆性創(chuàng)新組合或技術(shù)顛覆性創(chuàng)新應(yīng)用，突破傳統(tǒng)或主流技術(shù)、產(chǎn)品、商業(yè)思維和路線，對(duì)已有技術(shù)、產(chǎn)品、商業(yè)模式、工藝流程、設(shè)計(jì)方法等進(jìn)行革新，改變?cè)屑夹g(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)發(fā)展軌道，逐步取代目前主流技術(shù)、主流產(chǎn)品，完成技術(shù)替代、市場(chǎng)替代和產(chǎn)業(yè)替代，并重塑產(chǎn)業(yè)格局、生產(chǎn)方式、商業(yè)模式、生活方式、戰(zhàn)爭規(guī)則甚至推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、軍事等的革命性技術(shù)。筆者認(rèn)為，顛覆性技術(shù)是指以科學(xué)技術(shù)的新原理、新組合和新應(yīng)用為基礎(chǔ)，顛覆傳統(tǒng)或主流技術(shù)范式和路線，開辟全新技術(shù)軌道，對(duì)傳統(tǒng)或主流技術(shù)、原有技術(shù)應(yīng)用模式等產(chǎn)生革命性影響，能夠改變“游戲規(guī)則”的戰(zhàn)略性創(chuàng)新技術(shù)。它一般以市場(chǎng)需求為牽引，以顛覆性創(chuàng)新思路解決重大科技問題，主要來源于基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)研發(fā)重大突破，是對(duì)已有科學(xué)技術(shù)跨學(xué)科跨領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用以及已有技術(shù)綜合集成產(chǎn)生的顛覆性應(yīng)用。因此，顛覆性技術(shù)發(fā)展與市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、政策環(huán)境等密不可分。

Christensen等［4］認(rèn)為，顛覆性技術(shù)是市場(chǎng)資源依賴與技術(shù)發(fā)展相互作用的結(jié)果；Chandy等［11］指出創(chuàng)新者自我替代意愿是區(qū)分顛覆性創(chuàng)新者與其它創(chuàng)新者的根本標(biāo)志；黃海洋等［12］認(rèn)為，顛覆性創(chuàng)新對(duì)技術(shù)先進(jìn)性和復(fù)雜性要求不高，通常是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的組合，并且顛覆性技術(shù)起源于主流市場(chǎng)性能過剩；Danneels［13］指出，顛覆性技術(shù)是一種通過改變企業(yè)競爭性績效指標(biāo)實(shí)現(xiàn)企業(yè)競爭基礎(chǔ)變化的技術(shù)；Ganguly等［14］認(rèn)為，顛覆性技術(shù)既有可能是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的組合，也有可能是一種全新技術(shù)，并分析技術(shù)產(chǎn)生顛覆性影響的基本過程；高俊峰［15］以TD-SCDMA技術(shù)演化為例，剖析新興技術(shù)演化過程，揭示政府政策在各演化階段的作用機(jī)理；陳玉怡［16］認(rèn)為，顛覆性技術(shù)具有誘導(dǎo)性和突變性特征，實(shí)質(zhì)上是新技術(shù)代替舊技術(shù)的創(chuàng)新擴(kuò)散過程，是技術(shù)創(chuàng)新者和技術(shù)接納者博弈的過程；蘇敬勤等［17］基于技術(shù)軌道理論建立顛覆性技術(shù)演化分析框架，分析智能手機(jī)技術(shù)顛覆傳統(tǒng)手機(jī)技術(shù)的過程，利用專利數(shù)據(jù)相關(guān)特征的JΛL型曲線揭示顛覆性技術(shù)演化軌跡；儲(chǔ)節(jié)旺等［18］運(yùn)用專利分析方法和主題模型分析顛覆性技術(shù)整體演化路徑，把握技術(shù)發(fā)展整體態(tài)勢(shì)，利用后離散方法分析前沿技術(shù)熱點(diǎn)；李乾瑞等（2021）基于專利數(shù)據(jù)，以技術(shù)融合性、新穎性、擴(kuò)張性和影響力為測(cè)量指標(biāo)，采用熵權(quán)法和模糊一致性矩陣方法構(gòu)建顛覆性技術(shù)識(shí)別模型，通過增材制造、量子通信、光纖通信、智能手機(jī)、傳統(tǒng)手機(jī)不同發(fā)展階段對(duì)比分析驗(yàn)證模型的有效性，但該模型僅從創(chuàng)新研發(fā)角度展開分析，未考慮市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、科技政策等影響因素。上述研究采用定性分析方法或?qū)＠治龇椒ㄌ骄款嵏残约夹g(shù)演化發(fā)展規(guī)律，易受專家主觀因素的影響，專利數(shù)據(jù)所提供的信息不夠全面，可能影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

近年來，顛覆性技術(shù)研究正從定性分析、單一類型數(shù)據(jù)分析逐步演變?yōu)槎嘣磾?shù)據(jù)分析，研究人員愈發(fā)注重學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、新聞報(bào)道、科研項(xiàng)目、科技政策等數(shù)據(jù)的綜合使用。蘇鵬等［19］回溯分析液晶技術(shù)、數(shù)碼相機(jī)和即時(shí)通訊 3 個(gè)典型歷史案例，從宏觀層面總結(jié)出創(chuàng)造性、覆蓋性、替代性、異軌性和抵抗性5個(gè)顛覆性技術(shù)特征；白光祖等［20］基于核心論文和技術(shù)專利相互引用情況，分析技術(shù)領(lǐng)域知識(shí)突變特征，挖掘潛在顛覆性技術(shù)方向，利用Fisher-Pry模型研判技術(shù)成熟度和發(fā)展階段，由此識(shí)別顛覆性技術(shù)；Li等［21］基于學(xué)術(shù)論文和技術(shù)專利兩種數(shù)據(jù)，以鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)為例，綜合運(yùn)用文本挖掘和專家研判等方法探析技術(shù)發(fā)展演化路徑，利用科技差距特征預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)；曹陽春等［22］采用跨案例實(shí)證分析方法研究顛覆性技術(shù)演進(jìn)特征，提煉出創(chuàng)造性、異軌性和迭代性等共性特征以及價(jià)值主張、價(jià)值路線和價(jià)值檢驗(yàn)等差異化特征；龐弘燊等［23］通過構(gòu)建科學(xué)—技術(shù)多源數(shù)據(jù)、多特征項(xiàng)共現(xiàn)分析模型，系統(tǒng)分析前沿技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；趙格［24］綜合運(yùn)用學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利和新聞報(bào)道等數(shù)據(jù)，從不同角度分析技術(shù)發(fā)展特征，采用文本分類、文本聚類、分層分析等方法處理多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)方向，并以技術(shù)專利3年引用率、專利平均獨(dú)立權(quán)利要求和學(xué)術(shù)論文數(shù)量增長率為指標(biāo)分析技術(shù)的顛覆性；譚曉等［25］通過構(gòu)建科學(xué)—技術(shù)—市場(chǎng)模型，從技術(shù)演進(jìn)角度分析人工智能技術(shù)主題關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)政策，挖掘技術(shù)顛覆性特征。綜上所述，當(dāng)前基于多源數(shù)據(jù)分析的顛覆性技術(shù)發(fā)展規(guī)律研究多采用主題變化分析，定量分析較少，缺乏 “客觀數(shù)據(jù)+歷史事件”關(guān)聯(lián)耦合和關(guān)聯(lián)因素互動(dòng)的深入探討。本文借鑒馮瑾毅等［26］的多源數(shù)據(jù)融合分析思路，將學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目作為考察數(shù)據(jù)，構(gòu)建顛覆性技術(shù)發(fā)展演化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用變異系數(shù)法進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合分析，通過“客觀數(shù)據(jù)+歷史事件”關(guān)聯(lián)耦合探析顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

2 方法設(shè)計(jì)

學(xué)術(shù)論文和技術(shù)專利是表征科技創(chuàng)新產(chǎn)出的重要指標(biāo)，科技政策是促進(jìn)科技創(chuàng)新發(fā)展的重要外部因素［27］。顛覆性技術(shù)作為一類備受關(guān)注的技術(shù)，其創(chuàng)新發(fā)展伴隨著大量學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利和科技政策，它們?cè)陬嵏残约夹g(shù)不同發(fā)展階段呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)。學(xué)術(shù)論文是理論研究成果的重要承載形式，當(dāng)科學(xué)研究產(chǎn)生重要發(fā)現(xiàn)時(shí)，通常會(huì)以學(xué)術(shù)論文形式發(fā)表、傳播和共享。研究表明，基礎(chǔ)研究是顛覆性技術(shù)孕育發(fā)展的主要來源。以學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開展歷史回溯和歸納分析，有助于從基礎(chǔ)理論發(fā)展角度剖析顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。技術(shù)專利代表最新技術(shù)研發(fā)成果，是顛覆性技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用落地的重要載體。相關(guān)研究表明，技術(shù)專利與創(chuàng)新研發(fā)緊密聯(lián)系，可將其作為衡量技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的重要指標(biāo)。對(duì)技術(shù)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史回溯和歸納分析，有助于從技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)角度把握顛覆性技術(shù)發(fā)展規(guī)律?？萍颊叻从硣覍?duì)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的支持程度。項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)投入是反映科技政策的重要指標(biāo)，其中國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目是體現(xiàn)國家意志、落實(shí)國家重大科技計(jì)劃、推動(dòng)關(guān)鍵領(lǐng)域科技創(chuàng)新的重要政策工具［26］。

綜上所述，學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)是研究顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律的重要數(shù)據(jù)源。通過建立學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3種數(shù)據(jù)指標(biāo)與顛覆性技術(shù)發(fā)展之間的耦合互動(dòng)關(guān)系，可為科學(xué)把握顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律提供有力支撐。基于此，本文以學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為主要考察數(shù)據(jù)，探析顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

不同時(shí)期數(shù)據(jù)對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用不同。顛覆性技術(shù)早期學(xué)術(shù)論文或技術(shù)專利對(duì)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用和后期學(xué)術(shù)論文或技術(shù)專利對(duì)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用不同；且受通貨膨脹的影響，基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的貨幣價(jià)值（代表科技政策影響力）也會(huì)隨著時(shí)間變化而發(fā)生改變。一般而言，在同一研發(fā)周期內(nèi)，科技政策、貨幣價(jià)值等因素變化不大，等量學(xué)術(shù)論文或技術(shù)專利對(duì)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用也基本相同，即同一研發(fā)周期內(nèi)，同類型等量數(shù)據(jù)對(duì)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用基本相同。因此，利用同一研發(fā)周期內(nèi)同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化分析，可在一定程度上消除不同發(fā)展階段數(shù)據(jù)作用的差異?？紤]到技術(shù)研發(fā)突破、政策實(shí)施效果發(fā)揮的一般周期為5年［27］，故本文以5年為對(duì)比周期，使用5年生長率（所在年度總量與鄰近5年內(nèi)總量之比）定義相關(guān)指標(biāo)。

2.1 指標(biāo)構(gòu)建

部分研究人員從學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、宏觀政策等視角研究顛覆性技術(shù)發(fā)展演化特征［28］。Ahmadpoor等［29］研究發(fā)現(xiàn)，參考學(xué)術(shù)論文的技術(shù)專利影響力往往較大，被技術(shù)專利引用的學(xué)術(shù)論文被引頻次也更高；蘇敬勤等［18］、白光祖等［20］采用專利數(shù)量、專利引用數(shù)量、技術(shù)3年生長率、專利引用率、專利引用次數(shù)、文獻(xiàn)引用關(guān)系構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，基于JΛL型曲線、Fisher-Pry模型分析顛覆性技術(shù)發(fā)展軌跡；梁鎮(zhèn)濤等［30］基于技術(shù)專利和學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)分析專利顛覆性、技術(shù)特性及“科學(xué)—技術(shù)”知識(shí)關(guān)聯(lián)度，采用機(jī)器學(xué)習(xí)建模預(yù)測(cè)方法測(cè)度技術(shù)顛覆性，并對(duì)半導(dǎo)體器件、電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理領(lǐng)域高顛覆性專利進(jìn)行預(yù)測(cè)；王英等［31］綜合使用學(xué)術(shù)論文和技術(shù)專利數(shù)據(jù)，采用學(xué)術(shù)論文分布、學(xué)術(shù)論文和技術(shù)專利引用數(shù)量分析數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展特征；Hahn等［32］、欒恩杰等［33］、Guo等［34］、馮瑾毅［26］從技術(shù)突破性、技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性、市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)可能性、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、宏觀政策和外部環(huán)境等方面構(gòu)建顛覆性技術(shù)分析框架，研究3D打印、航空航天、AR/VR、人工智能等顛覆性技術(shù)發(fā)展特征；許海云等［35］以知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為視角，構(gòu)建科學(xué)、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)體系，分析顛覆性技術(shù)在科學(xué)—技術(shù)—產(chǎn)業(yè)之間的互動(dòng)模式。

基于上述研究，本文從基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策3個(gè)方面構(gòu)建由論文發(fā)表數(shù)量生長率、論文引用數(shù)量生長率、論文被引數(shù)量生長率、專利申請(qǐng)數(shù)量生長率、專利引用數(shù)量生長率、專利被引用數(shù)量生長率、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率7個(gè)維度組成的顛覆性技術(shù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（1）論文發(fā)表數(shù)量生長率?？茖W(xué)理論突破是顛覆性技術(shù)的基礎(chǔ)來源。當(dāng)科學(xué)研究人員取得基礎(chǔ)理論突破時(shí)一般會(huì)以學(xué)術(shù)論文的形式發(fā)表，學(xué)術(shù)論文發(fā)表數(shù)量將出現(xiàn)增長；隨著基礎(chǔ)理論的不斷突破，論文數(shù)量生長率可能會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)點(diǎn)，顯現(xiàn)出“質(zhì)變”特征。因此，將論文發(fā)表數(shù)量生長率作為基礎(chǔ)理論研究指標(biāo)之一，可分析某一技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論突破程度。本文將論文發(fā)表數(shù)量生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度論文發(fā)表數(shù)量與鄰近5年內(nèi)論文發(fā)表數(shù)量之比，公式如下：

GRNa，i=Nai∑it=i－4Nat（1）

其中，Nai表示年度i該領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量；GRNa，i表示該領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究突破程度。年度i該領(lǐng)域論文發(fā)表數(shù)量越多，則其與鄰近5年內(nèi)論文發(fā)表數(shù)量之比就越大。即GRNa，i值越大，該領(lǐng)域理論突破程度越高。反之，GRNa，i值越小，該領(lǐng)域理論突破程度越低。

（2）論文引用數(shù)量生長率。顛覆性技術(shù)有可能來源于已有科學(xué)理論跨學(xué)科、跨領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用，也有可能源于已有科學(xué)理論的組合運(yùn)用，表現(xiàn)為科學(xué)理論的新應(yīng)用，因此科學(xué)理論的新應(yīng)用通常具有顛覆性潛力。學(xué)術(shù)論文引用現(xiàn)有學(xué)術(shù)論文產(chǎn)生新理論是科學(xué)理論新應(yīng)用的重要表現(xiàn)形式。因此，將論文引用數(shù)量生長率作為基礎(chǔ)理論研究指標(biāo)之一，用以分析某一技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)理論新應(yīng)用情況，評(píng)估理論顛覆性潛力。本文將論文引用數(shù)量生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度發(fā)表論文引用數(shù)量與鄰近5年內(nèi)發(fā)表論文引用數(shù)量之比，計(jì)算公式如下：

GRCe，i=Cei∑it=i－4Cet（2）

其中，Cei表示年度i該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)表論文的引用數(shù)量，GRCe，i反映技術(shù)理論融合程度。GRCe，i值越大，該技術(shù)對(duì)現(xiàn)有理論創(chuàng)新組合的力度越強(qiáng)，該領(lǐng)域理論顛覆性潛力也就越大。相反，GRCe，i值越小，該技術(shù)領(lǐng)域理論顛覆性潛力較小。

（3）論文被引數(shù)量生長率。顛覆性技術(shù)具有顛覆性影響力。某一顛覆性技術(shù)取得理論突破會(huì)引起研究人員廣泛關(guān)注進(jìn)而形成擴(kuò)散效應(yīng)，相關(guān)學(xué)術(shù)論文被引數(shù)量也將實(shí)現(xiàn)大幅增長，產(chǎn)生顛覆性影響力。論文被引數(shù)量通常用來衡量學(xué)術(shù)論文的理論影響力，故本文將論文被引用數(shù)量生長率作為基礎(chǔ)理aJ9WPcaeuWPImd0jerIrYg==論指標(biāo)之一，用以分析某一技術(shù)領(lǐng)域的理論擴(kuò)散效應(yīng)，以掌握其理論影響力。本文將論文被引用數(shù)量生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度發(fā)表論文被引用數(shù)量與鄰近5年內(nèi)發(fā)表論文被引用數(shù)量之比，計(jì)算公式如下：

GRCD，i=Cdi∑it=i－4Cdt（3）

其中，Cdi表示年度i該領(lǐng)域發(fā)表論文的被引數(shù)量，GRCd，i值反映該領(lǐng)域理論影響力。GRCd，i值越大，該領(lǐng)域理論擴(kuò)散效應(yīng)越強(qiáng)，該領(lǐng)域理論創(chuàng)新影響力也就越大。反之，GRCd，i值越小，該領(lǐng)域理論擴(kuò)散效應(yīng)越弱，其理論創(chuàng)新影響力也就越小。

（4）專利申請(qǐng)數(shù)量生長率。創(chuàng)新研發(fā)突破是顛覆性技術(shù)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)某一項(xiàng)顛覆性技術(shù)研發(fā)取得突破時(shí)，研發(fā)主體通常通過專利申請(qǐng)獲取知識(shí)產(chǎn)權(quán)，獨(dú)享創(chuàng)新成果。隨著該技術(shù)研發(fā)的不斷突破，專利申請(qǐng)數(shù)量出現(xiàn)爆發(fā)式增長，顯現(xiàn)出“質(zhì)變”特征。因此，本文將專利申請(qǐng)數(shù)量生長率作為創(chuàng)新研發(fā)指標(biāo)之一，分析某一技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新突破程度。本文將專利申請(qǐng)數(shù)量生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度專利申請(qǐng)數(shù)量與鄰近5年申請(qǐng)專利數(shù)量之比，計(jì)算公式如下：

GRNp，i=Npi∑it=i－4Npt（4）

其中，Npi表示該領(lǐng)域年度i的專利申請(qǐng)數(shù)量，GRNp，i值則反映該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)突破程度。GRNp，i值越大，該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)突破程度越強(qiáng)；反之，GRNp，i值越小，該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)突破程度越弱。

（5）專利引用數(shù)量生長率。顛覆性技術(shù)通常以科學(xué)技術(shù)的新應(yīng)用為基礎(chǔ)，因而科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用被認(rèn)為具有顛覆性潛力。技術(shù)專利引用原有技術(shù)專利和學(xué)術(shù)論文產(chǎn)生新技術(shù)是科學(xué)技術(shù)新應(yīng)用的重要表現(xiàn)。因此，將專利引用數(shù)量生長率作為創(chuàng)新研發(fā)指標(biāo)之一，可分析技術(shù)顛覆性潛力。本文將專利引用數(shù)量生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度專利申請(qǐng)引用數(shù)量與鄰近5年內(nèi)專利申請(qǐng)引用數(shù)量之比，計(jì)算公式如下：

GRBc，i=BCa，t+BCp，i∑it=i－4（BCa，t+BCp，t）（5）

其中，BCa，t表示該領(lǐng)域年度i申請(qǐng)專利對(duì)現(xiàn)有論文的引用數(shù)量，BCp，t表示該領(lǐng)域年度i申請(qǐng)專利對(duì)現(xiàn)有專利的引用數(shù)量。所在年度該領(lǐng)域?qū)＠脭?shù)量越多，則其與鄰近5年相關(guān)專利的引用數(shù)量之比就越大。GRBc，i值越大，年度i該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)顛覆性潛力越強(qiáng)。反之，則說明年度i該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)顛覆性潛力越弱。

（6）專利被引數(shù)量生長率。顛覆性創(chuàng)新通常具有很大的技術(shù)影響力。被引數(shù)量是反映技術(shù)專利影響力的重要指標(biāo)。若某項(xiàng)技術(shù)專利被大量引用，則表明該專利蘊(yùn)含著先進(jìn)或共性技術(shù)知識(shí)，具有較強(qiáng)的技術(shù)影響力。將專利被引數(shù)量生長率作為創(chuàng)新研發(fā)指標(biāo)之一，可以分析某一技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)擴(kuò)散情況，掌握其技術(shù)影響力。本文將專利被引用生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度申請(qǐng)專利被引用數(shù)量與鄰近5年內(nèi)申請(qǐng)專利被引用數(shù)量之比，計(jì)算公式如下：

GRFc，i=Fci∑it=i－4Fct（6）

其中，F(xiàn)ci表示年度i該領(lǐng)域申請(qǐng)專利被引用頻次，GRFc，i值反映該領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新影響力。GRFc，i值越大，該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)影響力越強(qiáng)。GRFc，i值越小，該領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)影響力越弱。

（7）國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率。顛覆性技術(shù)通常會(huì)獲得國家政策支持。某一顛覆性技術(shù)得到政府或軍隊(duì)認(rèn)可后，國家將給予該技術(shù)領(lǐng)域政策支持，布局國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目開展基礎(chǔ)理論和技術(shù)研發(fā)攻關(guān)。將國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率作為科技政策指標(biāo)之一，可分析國家對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的政策支持力度。本文將國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率定義為某一技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前年度獲得的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)總量與鄰近5年內(nèi)獲得的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)總量之比，計(jì)算公式如下：

GRB，i=Bi∑it=i－4Bt（7）

其中，Bi表示年度i該領(lǐng)域獲得的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)數(shù)量。GRB，i值越大，該領(lǐng)域獲得的政策支持力度越大。GRB，i值越小，該領(lǐng)域獲得的政策支持力度越小。

2.2 指標(biāo)融合分析

基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策是影響技術(shù)發(fā)展的重要因素，對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展起到推動(dòng)或抑制作用。因此，對(duì)學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，探究多種類型數(shù)據(jù)指標(biāo)變化特性及其內(nèi)在聯(lián)系，可以揭示顛覆性技術(shù)發(fā)展規(guī)律與影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，隨著顛覆性技術(shù)的不斷發(fā)展，顛覆性擴(kuò)散效果逐步顯現(xiàn)，學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)等指標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)點(diǎn)，顯現(xiàn)出“質(zhì)變”特征。因此，可通過指標(biāo)波動(dòng)情況衡量各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展的影響程度（貢獻(xiàn)度）。

變異系數(shù)法根據(jù)客觀數(shù)據(jù)序列指標(biāo)變異程度確定指標(biāo)權(quán)重，并對(duì)數(shù)據(jù)指標(biāo)特征進(jìn)行動(dòng)態(tài)賦權(quán)，能夠較好地反映數(shù)據(jù)指標(biāo)的綜合影響力，適用于分析多源數(shù)據(jù)指標(biāo)。對(duì)于學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等數(shù)據(jù)指標(biāo)，采用變異系數(shù)法開展多源數(shù)據(jù)融合分析，具體過程如下：

（1）根據(jù)前文所述，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算上述7種數(shù)據(jù)指標(biāo)特征序列，整理形成如下矩陣：

X=x1，1…x1，7xn，1…xn，7（8）

其中，每一列數(shù)據(jù)代表一種數(shù)據(jù)指標(biāo)，第1列（x1，1…xn，1）T代表論文發(fā)表數(shù)量生長率指標(biāo)，第2列（x1，2…xn，2）T代表論文引用數(shù)量生長率指標(biāo)，…，第7列（x1，7…xn，7）T代表國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率指標(biāo)，n為采集到的樣本數(shù)量。

（2）對(duì)于每一種數(shù)據(jù)特征指標(biāo)，計(jì)算其均值和標(biāo)準(zhǔn)差，其中j=1，2，…，6，7。

x-j=1n∑ni=1xi，jSj=∑ni=1xi，j－x-jn－1（9）

（3）計(jì)算每一種數(shù)據(jù)特征指標(biāo)的變異系數(shù)：

vj=sjx-j，j=1，2，…，7（10）

（4）對(duì)變異系數(shù)作歸一化處理，得到各指標(biāo)權(quán)重：

wj=vj∑pj=1vj，j=1，2，…，7（11）

W=w1，w2，…，w7（12）

通過分析權(quán)重wi可以分析論文發(fā)表數(shù)量生長率、論文引用數(shù)量生長率等的貢獻(xiàn)程度，即通過各類指標(biāo)權(quán)重大小分析各指標(biāo)特征對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展的影響程度。

（5）根據(jù)上述指標(biāo)權(quán)重，對(duì)上述7種數(shù)據(jù)指標(biāo)曲線進(jìn)行融合分析：

yi=∑7j=1xi，jwj，i=1，2，3，…，n（13）

其中，yi表示融合曲線。結(jié)合典型重大標(biāo)志性事件，綜合市場(chǎng)需求、理論突破、技術(shù)創(chuàng)新、科技政策等多種因素，分析yi趨勢(shì)走向，形成客觀、合理的顛覆性技術(shù)發(fā)展歷史脈絡(luò)，有助于更好地把握顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

2.3 研究框架

基于上述評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和數(shù)據(jù)處理方法分析顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律，按實(shí)施準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集、挖掘處理、綜合分析4個(gè)階段展開。

（1）實(shí)施準(zhǔn)備。該階段是研究工作的起始階段，主要任務(wù)是根據(jù)研究目標(biāo)和需求，遴選確定擬研究的技術(shù)領(lǐng)域，制定具體實(shí)施方案，明確咨詢專家群體，做好工作計(jì)劃和進(jìn)度安排，針對(duì)擬研究技術(shù)領(lǐng)域確定技術(shù)關(guān)鍵詞，制定文獻(xiàn)檢索式等。其中，技術(shù)關(guān)鍵詞和檢索式制定是該階段的重點(diǎn)工作，需通過與領(lǐng)域?qū)＜夜餐杏懘_定技術(shù)內(nèi)涵和邊界，利用技術(shù)關(guān)鍵詞制定檢索式，并通過多輪迭代優(yōu)化。

（2）數(shù)據(jù)采集。該階段的主要任務(wù)包括確定數(shù)據(jù)源、搜集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)等。通過咨詢圖書情報(bào)專家確定可靠、權(quán)威的數(shù)據(jù)庫、期刊、網(wǎng)站列表。根據(jù)權(quán)威性和完備性原則，本文以Web of ScienceTM核心合集論文數(shù)據(jù)庫、智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫、美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)開源情報(bào)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源。采集的數(shù)據(jù)信息包括論文標(biāo)題、論文摘要、論文作者、引用文獻(xiàn)信息、論文被引頻次、專利公開號(hào)、專利標(biāo)題、專利摘要、專利權(quán)人、專利施引信息、專利被引用信息、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目摘要、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、實(shí)施年度、項(xiàng)目授予經(jīng)費(fèi)等。

（3）挖掘處理。該階段對(duì)采集到的學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息及相關(guān)技術(shù)重大標(biāo)志性事件進(jìn)行深度處理、挖掘、關(guān)聯(lián)、拼圖，主要任務(wù)包括指標(biāo)計(jì)算、指標(biāo)分析、指標(biāo)關(guān)聯(lián)耦合等。主要是對(duì)收集到的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提取，計(jì)算顛覆性技術(shù)發(fā)展指標(biāo)，獲得相應(yīng)指標(biāo)特征序列，梳理分析顛覆性技術(shù)發(fā)展重大標(biāo)志性事件，與上述指標(biāo)序列及其多指標(biāo)融合曲線進(jìn)行耦合關(guān)聯(lián)，分析顛覆性技術(shù)發(fā)展規(guī)律和演化路徑，獲得初始研究結(jié)論。

（4）綜合分析。以挖掘處理階段得到的初步研究結(jié)論為基礎(chǔ)，采用專家研討、交叉驗(yàn)證等方法進(jìn)行研判、修正，綜合分析市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策等因素對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展的影響作用及關(guān)聯(lián)互動(dòng)。以顛覆性技術(shù)發(fā)展過程為基準(zhǔn)，結(jié)合市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策等相關(guān)指標(biāo)和重大標(biāo)志性事件開展綜合研判，揭示顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

3 實(shí)證研究：以GPS技術(shù)為例

衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是通過導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)無線電信號(hào)對(duì)地面、海洋、空中和空間用戶進(jìn)行導(dǎo)航定位的技術(shù)［36］。美國自20世紀(jì)50年代開始發(fā)展衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，建設(shè)全球定位系統(tǒng)，GPS技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用對(duì)軍事、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等領(lǐng)域產(chǎn)生變革性影響。本文以GPS技術(shù)為例，搜集、整理、處理學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等數(shù)據(jù)信息，提取相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，梳理分析重大標(biāo)志性事件，采用多源數(shù)據(jù)融合、“客觀數(shù)據(jù)+重大事件”耦合分析，探究相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)與GPS技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系，揭示顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

3.1 數(shù)據(jù)收集與獲取

本文借鑒文獻(xiàn)［37］以及網(wǎng)絡(luò)公開信息梳理GPS技術(shù)發(fā)展重大標(biāo)志性事件?；诓槿屎筒闇?zhǔn)率的綜合考量，在檢索Web of Science論文數(shù)據(jù)庫、智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)文獻(xiàn)類型、產(chǎn)出國家/地區(qū)不作限制。由于缺乏整合多個(gè)國家的自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，因而難以在短時(shí)間內(nèi)搜集、整理多個(gè)國家的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目。鑒于美國是GPS技術(shù)研究與發(fā)展的起源國和主導(dǎo)國，幾乎全程參與并影響GPS技術(shù)發(fā)展，其國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)能夠在一定程度上滿足本文研究需求［26］。因此，本文采用美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)作為科技政策考察指標(biāo)。根據(jù)GPS技術(shù)起源時(shí)間、檢索數(shù)據(jù)范圍、主要研究內(nèi)容確定不同類型數(shù)據(jù)的檢索策略（見表1），檢索時(shí)間為2022年3月25日。

3.2 單指標(biāo)分析

根據(jù)上文所述，按照式（1）—式（7）計(jì)算和提取學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等相關(guān)指標(biāo)，繪制論文發(fā)表數(shù)量生長率、論文引用數(shù)量生長率、論文被引數(shù)量生長率、專利申請(qǐng)數(shù)量生長率、專利引用數(shù)量生長率、專利被引用數(shù)量生長率、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率等時(shí)序變化圖，將GPS技術(shù)發(fā)展重大事件與其關(guān)聯(lián)耦合，結(jié)果見圖1—圖7。

學(xué)術(shù)論文是顛覆性技術(shù)基礎(chǔ)理論發(fā)展的重要體現(xiàn)。由圖1—圖3可知， 伴隨著論文發(fā)表數(shù)量增長率、論文引用數(shù)量生長率、論文被引用數(shù)量生長率等指標(biāo)發(fā)生突變， GPS技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生重大標(biāo)志性事件，表明基礎(chǔ)理論突破推動(dòng)GPS技術(shù)發(fā)展。它們或反映萌芽期的基礎(chǔ)理論突破、理論新應(yīng)用和擴(kuò)散影響力，推動(dòng)GPS技術(shù)取得重大進(jìn)展，如“子午儀系統(tǒng)首次測(cè)試”“GPS系統(tǒng)概念提出”“防御性衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定”“穩(wěn)定銫原子鐘NBS-4研制”等；或反映發(fā)展期的基礎(chǔ)理論突破、理論新應(yīng)用和擴(kuò)散影響力，推動(dòng)GPS技術(shù)取得重大應(yīng)用，如“首顆GPS實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功驗(yàn)證銣鐘和時(shí)間傳播技術(shù)”“BLOCK-I型GPS系統(tǒng)完成建設(shè)”“首顆BLOCK-Ⅱ型GPS系統(tǒng)正式工作”“小型化GPS接收機(jī)成功研制”；“GPS系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭大規(guī)模應(yīng)用”；抑或反映成熟期的基礎(chǔ)理論突破、理論新應(yīng)用和擴(kuò)散影響力，推動(dòng)GPS技術(shù)取得重大發(fā)展，如“美國實(shí)施GPS現(xiàn)代化計(jì)劃”“BLOCK Ⅲ型 GPS系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性研制階段”“GPS地面系統(tǒng)采用新架構(gòu)體系”等。

技術(shù)專利是顛覆性技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)突破的重要體現(xiàn)。由圖4—圖6可以看出，GPS技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量生長率、專利引用數(shù)量生長率、專利被引用數(shù)量生長率經(jīng)歷多輪波動(dòng)，且突變均出現(xiàn)在GPS技術(shù)研發(fā)取得突破性進(jìn)展的節(jié)點(diǎn)附近，表明技術(shù)專利相關(guān)指標(biāo)“正向”突變對(duì)GPS技術(shù)發(fā)展具有促進(jìn)作用。它們或反映萌芽期的創(chuàng)新突破、新技術(shù)應(yīng)用和擴(kuò)散影響力，推動(dòng) GPS技術(shù)取得突破進(jìn)展，如“子午儀原型系統(tǒng)發(fā)展”“子午儀系統(tǒng)研制成功”“首次通過衛(wèi)星系統(tǒng)修正潛艇位置”“穩(wěn)定銫原子鐘NBS-4研制成功”等；或反映發(fā)展期的創(chuàng)新突破、新技術(shù)應(yīng)用和擴(kuò)散影響力，推動(dòng)GPS技術(shù)研發(fā)取得重大突破，如“BLOCK-I型GPS系統(tǒng)組網(wǎng)完成并進(jìn)行系列試驗(yàn)”“BLOCK-Ⅱ型GPS系統(tǒng)組網(wǎng)完成”；“GPS系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭中大規(guī)模應(yīng)用”等；抑或反映成熟期的創(chuàng)新突破、新技術(shù)應(yīng)用和擴(kuò)散影響力，推動(dòng)GPS技術(shù)研發(fā)取得重大發(fā)展，如“GPS地面系統(tǒng)改進(jìn)升級(jí)”“GPS新一代操作控制系統(tǒng)”等。可見，技術(shù)研發(fā)對(duì)GPS技術(shù)突破發(fā)展具有直接推動(dòng)作用。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目是國家科技政策的重要體現(xiàn)。由圖7可以看出，美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率爆發(fā)點(diǎn)均出現(xiàn)在GPS技術(shù)取得重大發(fā)展節(jié)點(diǎn)附近，表明美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率正向“突變”推動(dòng)GPS技術(shù)突破發(fā)展。該生長率曲線多次“正向”突變，或體現(xiàn)萌芽期政策力度激增促進(jìn)GPS技術(shù)取得突破性進(jìn)展，如“NavstarGPS項(xiàng)目立項(xiàng)”“子午儀系統(tǒng)研制成功”等；或體現(xiàn)發(fā)展期政策力度激增促進(jìn)GPS技術(shù)取得突破性應(yīng)用，如“GPS系統(tǒng)具備全面作戰(zhàn)能力”“GPS BLOCK-Ⅱ型系統(tǒng)正式工作”等；抑或體現(xiàn)成熟期的政策力度激增促進(jìn)GPS技術(shù)取得重大發(fā)展，如“新一代GPS BLOCK Ⅲ型系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性研制”“GPS BLOCK Ⅲ型系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)”“美空軍采購4顆GPS系統(tǒng)衛(wèi)星”等。因此，政策支持力度加強(qiáng)促進(jìn)GPS技術(shù)不斷革新，推動(dòng)GPS系統(tǒng)持續(xù)迭代和升級(jí)。

3.3 多指標(biāo)融合分析

GPS技術(shù)領(lǐng)域?qū)W術(shù)論文、技術(shù)專利、美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目記錄出現(xiàn)的起始時(shí)間不同，為便于進(jìn)行融合分析，本文將起始時(shí)間統(tǒng)一設(shè)置為1957年。對(duì)于沒有數(shù)據(jù)記錄的年度，將其相應(yīng)指標(biāo)設(shè)置為0。按照式（8）—式（13），采用變異系數(shù)法處理學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)相關(guān)指標(biāo)，結(jié)果見表2和圖8。

由表2可以看出，按變異系數(shù)指標(biāo)權(quán)重排序，依次為專利引用數(shù)量生長率、專利被引用數(shù)量生長率、論文引用數(shù)量生長率、基金經(jīng)費(fèi)生長率、專利申請(qǐng)數(shù)量生長率、論文被引用數(shù)量生長率、論文發(fā)表數(shù)量生長率。相應(yīng)地， 按照對(duì)GPS技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)程度排序，依次為專利引用數(shù)量生長率、專利被引用數(shù)量生長率、論文引用數(shù)量生長率、基金經(jīng)費(fèi)生長率、專利申請(qǐng)數(shù)量生長率、論文被引用數(shù)量生長率、論文發(fā)表數(shù)量生長率?？傮w表明，技術(shù)新應(yīng)用（技術(shù)組合創(chuàng)新和跨域技術(shù)應(yīng)用）對(duì)GPS技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用最強(qiáng)，基礎(chǔ)理論發(fā)展積累對(duì)GPS技術(shù)發(fā)展突破的推動(dòng)作用較弱。

由圖8可知，GPS技術(shù)發(fā)展指標(biāo)融合曲線出現(xiàn)多次N型波動(dòng)，表明在需求牽引、理論發(fā)展、技術(shù)研發(fā)、政策推動(dòng)的綜合作用下， GPS技術(shù)取得多次突破性進(jìn)展，其發(fā)展在量變基礎(chǔ)上產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。高精度導(dǎo)航需求催生了GPS技術(shù)概念，GPS技術(shù)創(chuàng)新突破又進(jìn)一步推動(dòng)軍事需求提高。政府和軍隊(duì)通過科技政策影響GPS技術(shù)創(chuàng)新突破，GPS技術(shù)創(chuàng)新突破又反過來影響政府行為和政策實(shí)施，促進(jìn)GPS技術(shù)發(fā)展。

（1）全球?qū)Ш蕉ㄎ?、精確制導(dǎo)等軍事需求是牽引GPS技術(shù)形成與發(fā)展的原動(dòng)力。在GPS技術(shù)萌芽階段，提升洲際導(dǎo)彈和轟炸機(jī)導(dǎo)航精度的迫切需求促使美軍提出GPS導(dǎo)航新概念，隨之帶來諸多基礎(chǔ)理論和技術(shù)研發(fā)問題，形成理論研究和技術(shù)創(chuàng)新熱潮，使得論文發(fā)表數(shù)量生長率、專利申請(qǐng)數(shù)量生長率、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)生長率產(chǎn)生一個(gè)高峰。例如，GPS導(dǎo)航對(duì)高精度、高穩(wěn)定性時(shí)間測(cè)量的迫切需求引發(fā)原子鐘相關(guān)理論研究問題，形成銫鐘、銣鐘等原子鐘研究熱潮。

（2）衛(wèi)星信號(hào)多普勒效應(yīng)等基礎(chǔ)理論發(fā)展是GPS技術(shù)形成與發(fā)展的源動(dòng)力。在早期萌芽階段，美軍以子午儀系統(tǒng)、TIMATION系統(tǒng)、621B計(jì)劃應(yīng)用為基礎(chǔ)，通過引入多普勒頻移效應(yīng)、銣原子鐘時(shí)間測(cè)量、偽隨機(jī)碼測(cè)距等基礎(chǔ)理論，形成GPS技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)理論體系，促使GPS技術(shù)新概念提出。顛覆性技術(shù)形成與發(fā)展具有鮮明的科學(xué)理論發(fā)展特性，以潛在應(yīng)用需求為突破口，往往依托于一系列創(chuàng)新理論和技術(shù)原理。

（3）人造地球衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新突破是GPS技術(shù)形成與發(fā)展的推動(dòng)力。1957年，世界首顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射升空是形成衛(wèi)星導(dǎo)航定位新概念、新技術(shù)的前提，將衛(wèi)星相關(guān)技術(shù)跨域引入導(dǎo)航定位領(lǐng)域，打破原有導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)局限，極大提升了導(dǎo)航定位精度和使用范圍。顛覆性創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)往往需要跨領(lǐng)域知識(shí)融合，集成多領(lǐng)域科學(xué)理論、工程應(yīng)用突破技術(shù)難題，創(chuàng)造突破性技術(shù)創(chuàng)新。

（4）美國政府政策是GPS技術(shù)形成與發(fā)展的助催劑。美國政府政策在很大程度上推動(dòng)GPS技術(shù)的形成與發(fā)展［38］。在GPS技術(shù)各發(fā)展階段，美國政府均出臺(tái)相應(yīng)政策，這些政策對(duì)于促進(jìn)GPS技術(shù)發(fā)展、軍事化運(yùn)用、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等方面發(fā)揮重要作用。在早期萌芽階段， GPS技術(shù)可行性尚不明確，軍事應(yīng)用前景不明朗，但美國政府仍給予政策扶持和充足的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，各軍兵種均開展天基導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃，最終推動(dòng)子午儀系統(tǒng)、TIMATION系統(tǒng)、621B計(jì)劃成功落地，為GPS概念理論和系統(tǒng)項(xiàng)目立項(xiàng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。GPS系統(tǒng)項(xiàng)目成功落地后，美國政府仍長期給予充足的研發(fā)經(jīng)費(fèi)促進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)，并密集出臺(tái)國家、軍隊(duì)層面政策、法案、研究報(bào)告，保障GPS技術(shù)持續(xù)快速發(fā)展，推動(dòng)GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用。因此，政府需要在國家層面上營造鼓勵(lì)、培養(yǎng)、扶持和保護(hù)顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的政策環(huán)境。

4 結(jié)語

4.1 研究結(jié)論

本文以學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建顛覆性技術(shù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用單源數(shù)據(jù)指標(biāo)、多源數(shù)據(jù)指標(biāo)、“客觀數(shù)據(jù)+歷史事件”耦合分析等方法，研究顛覆性技術(shù)在基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策等綜合影響作用下的發(fā)展演化過程，探析顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。對(duì)典型顛覆性技術(shù)——GPS技術(shù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，顛覆性技術(shù)在基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策等因素的綜合作用下實(shí)現(xiàn)突破創(chuàng)新，其發(fā)展完善需歷經(jīng)若干次技術(shù)突破。在這些影響因素中，市場(chǎng)需求是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的原動(dòng)力，基礎(chǔ)理論是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的源動(dòng)力，創(chuàng)新研發(fā)是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的核心推動(dòng)力，科技政策是顛覆性技術(shù)形成和發(fā)展的助催劑。其中，創(chuàng)新研發(fā)中的技術(shù)組合創(chuàng)新和跨域技術(shù)應(yīng)用對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用最強(qiáng)。

4.2 政策建議

根據(jù)上述研究結(jié)論，本文提出如下政策建議：

（1）加強(qiáng)顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律研究。顛覆性技術(shù)的形成與發(fā)展受市場(chǎng)需求、基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策等多種因素影響。應(yīng)依托多源數(shù)據(jù)融合分析方法和專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)不斷加強(qiáng)顛覆性技術(shù)發(fā)展研究，把握顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律，提高顛覆性技術(shù)洞察力、理解力和認(rèn)知力，準(zhǔn)確識(shí)別、預(yù)測(cè)顛覆性技術(shù)，精準(zhǔn)研判顛覆性技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和走向，為國家科技發(fā)展布局、把控科研投向投量提供科學(xué)理論支撐。

（2）不斷強(qiáng)化前沿和基礎(chǔ)交叉研究投入。研究發(fā)現(xiàn)，科學(xué)理論發(fā)展與跨域技術(shù)應(yīng)用是GPS技術(shù)形成與發(fā)展的關(guān)鍵，其主要來源于航天、電磁、導(dǎo)航等多領(lǐng)域基礎(chǔ)交叉研究的率先突破。因此，應(yīng)給予基礎(chǔ)交叉研究長期穩(wěn)定的政策支持，超前布局、提前投入，推動(dòng)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、理論物理、系統(tǒng)科學(xué)、應(yīng)用力學(xué)、復(fù)合材料、智能科技等自然科學(xué)和工程領(lǐng)域交叉融合，從純科學(xué)發(fā)展中挖掘顛覆性技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力。

（3）形成顛覆性技術(shù)多階段干預(yù)機(jī)制。顛覆性技術(shù)由產(chǎn)生萌芽到發(fā)展成熟需經(jīng)歷多個(gè)階段，要加強(qiáng)技術(shù)發(fā)展分階段評(píng)估，根據(jù)不同技術(shù)發(fā)展階段和市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顟B(tài)給予不同程度的政策干預(yù)和資源投入，形成顛覆性技術(shù)分階段政策支持、資源投入機(jī)制。在顛覆性技術(shù)萌芽階段，市場(chǎng)前景不明朗，政府除給予政策扶持外，還應(yīng)提供充足的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持，確保技術(shù)研發(fā)能夠持續(xù)。在顛覆性技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展、成熟階段后，應(yīng)用前景已經(jīng)明朗，政府應(yīng)利用政策工具引導(dǎo)市場(chǎng)研發(fā)投入，并逐步退出政府投入。

4.3 創(chuàng)新與不足

本文創(chuàng)新之處在于：一是從基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新研發(fā)、科技政策多個(gè)視角構(gòu)建顛覆性技術(shù)發(fā)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，較文獻(xiàn)［15-17］運(yùn)用定性分析方法而言受專家影響較小，分析結(jié)果更客觀；比文獻(xiàn)［18］采用單一類型數(shù)據(jù)源分析方法考慮影響因素更多、分析維度更全面。二是利用學(xué)術(shù)論文、技術(shù)專利、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)等相關(guān)指標(biāo)， 運(yùn)用“客觀數(shù)據(jù)+歷史事實(shí)”耦合關(guān)聯(lián)分析方法，多維度揭示顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律及其相關(guān)因素的互動(dòng)關(guān)系。與文獻(xiàn)［21，24，25］運(yùn)用研究主題演化分析相比呈現(xiàn)要素更多，與重大科技事件的關(guān)聯(lián)耦合更強(qiáng)，對(duì)顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律的研究更有利。三是從歷史縱向視角，采用變異系數(shù)法進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合分析，運(yùn)用多指標(biāo)融合曲線展示顛覆性技術(shù)發(fā)展演化過程；與文獻(xiàn)［19，22］從總體上分析歷史案例相比，在顛覆性技術(shù)早期信號(hào)捕捉、顛覆性技術(shù)發(fā)展時(shí)機(jī)推斷方面更具參考價(jià)值。

本研究存在一些不足：一是受數(shù)據(jù)采集渠道所限，僅使用美國自然科學(xué)基金項(xiàng)目開展科技政策分析，反映GPS技術(shù)政策環(huán)境不夠全面，未來可分析更多國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目數(shù)據(jù)，更全面地反映技術(shù)發(fā)展政策環(huán)境；二是僅在GPS技術(shù)領(lǐng)域開展實(shí)證研究，未來可將研究方法拓展至其它技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)不同技術(shù)發(fā)展階段，研究顛覆性技術(shù)發(fā)展演化規(guī)律。

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（責(zé)任編輯：王敬敏）

The Evolution and Development Law in Disruptive Technology： An Example of the GPS Technology

Liang Jianghai， Liu Shulei， Wu Ji， Yang Xiao

（National Defense Science and Technology Strategy Research Think Tank， National University of Defense Technology， Changsha 410073， China）

Abstract：Nowadays， major countries in the world have attached great importance and priority to promoting disruptive innovation which is of high investment， high risk and high return， and China urgently needs to establish a normalcy mechanism for discovering， selecting， and cultivating disruptive technology， focus on excavating and discovering a number of disruptive technology directions， improve the quality and supply efficiency of disruptive technology， and rapidly improve the national comprehensive powers. In order to accurately select and deploy technologies with disruptive potential， it is essential to master the regularity of disruptive technology development ; thus， this paper constructs an evaluation index system， and proposes a multi-data source fusion analysis framework， for studying the development and evolution of disruptive technologies.

Academic papers and invention patents are important carriers of scientific and technological innovation， and government policies are important factors in promoting scientific and technological development. It is important way for studying the regularity and path of disruptive technology development to exploiting the latent data information in academic papers， patents， and the Natural Science Foundation， and establish the interactive relationship between these information and disruptive technology. This paper constructs an indicator system of seven dimensions to evaluate the development and evolution of disruptive technology， including the number growth rate of published papers， the citation growth rate of published papers， the cited growth rate of published papers， the number growth rate of filed patents， the citation growth rate of filed patents， the cited growth rate of filed patents， and the funding growth rate of Natural Science Foundation. Then， for each indicator， temporal variation characteristics are analyzed with the major historical events of the disruptive technology from a quantitative analysis perspective. Finally， the coefficient of variation method （CV） is used in fusion analytics of multi-type indicators， obtaining a fitting curve， and then the law of disruptive technology development is analyzed with major historical facts.

GPS technology is a typical disruptive technology that experiences a relatively complete technology lifecycle， and it is going into the large-scale application stage. Therefore， this paper takes the GPS technology as an empirical case to research the law of disruptive technology development. According to the principles of authority and completeness， this paper collects data from the Web of Science Core Collection Database， the Patsnap Patent Database， the Natural Science Foundation Database of the U.S.， and open-source data on the internet. Then， these data are analyzed using the proposed method， such as extracting related indicator features from papers， patents， and natural science foundations， and conducting analysis on the temporal variation characteristics of the indicators with the relevant historical events.

The case of GPS technology reveals that the development of disruptive technology requires several rounds of technical innovation breakthroughs， and these breakthroughs are achieved under the synergistic effects of military need， scientific theory， technology application， and the policy environment. Among these effects， military need and market demand are the direct driving forces for the formation and development of disruptive technologies. Basic theory is the source power for the formation and development of disruptive technologies. Technological innovation is the important driving force for the formation and development of disruptive technologies， and government policy is the catalyst for the formation and development of disruptive technologies.

On the basis of the research results， this paper suggests that it is pivotal to strengthen research on the development and evolution of disruptive technology， utilize advanced scientific methods， technical tools， and expert experience to study， identify， and predict disruptive technologies， improve awareness， understanding， and insight of disruptive technology. Then it is essential to sustain funding on scientific frontier and interdisciplinary research， provide long-term and stable support for basic interdisciplinary research， promote the cross-integration of natural sciences and engineering fields， and keep obtaining the source force for the development of disruptive technology. Finally， it is need to construct a multi-stage intervention mechanism for disruptive technology. According to technological development and market status， it is necessary to input different degrees of policy intervention and resource investment at different technological stages to improve the efficiency of resource utilization.

Key Words：Disruptive Technology; Technology Evolution Law; Technology Identification; GPS Technology